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爲什(shén)麽選擇四線制、三線制和(hé)兩線制——熱(rè)電阻原理(lǐ)

2020-4-3新聞

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  二線制:在熱(rè)電阻的(de)兩端各連接一根導線來(lái)引出電阻信号的(de)方式叫二線制:這(zhè)種引線方法很簡單,但由于連接導線必然存在引線電阻r,r大(dà)小與導線的(de)材質和(hé)長(cháng)度的(de)因素有關,因此這(zhè)種引線方式隻适用(yòng)于測量精度較低的(de)場(chǎng)合;

  三線制:在熱(rè)電阻的(de)根部的(de)一端連接一根引線,另一端連接兩根引線的(de)方式稱爲三線制,這(zhè)種方式通(tōng)常與電橋配套使用(yòng),可(kě)以較好的(de)消除引線電阻的(de)影(yǐng)響,是工業過程控制中的(de)最常用(yòng)的(de);

  四線制:在熱(rè)電阻的(de)根部兩端各連接兩根導線的(de)方式稱爲四線制,其中兩根引線爲熱(rè)電阻提供恒定電流I,把R轉換成電壓信号U,再通(tōng)過另兩根引線把U引至二次儀表。可(kě)見這(zhè)種引線方式可(kě)完全消除引線的(de)電阻影(yǐng)響,主要用(yòng)于高(gāo)精度的(de)溫度檢測。

  熱(rè)電阻采用(yòng)三線制接法。采用(yòng)三線制是爲了(le)消除連接導線電阻引起的(de)測量誤差。這(zhè)是因爲測量熱(rè)電阻的(de)電路一般是不平衡電橋。熱(rè)電阻作爲電橋的(de)一個(gè)橋臂電阻,其連接導線(從熱(rè)電阻到中控室)也(yě)成爲橋臂電阻的(de)一部分(fēn),這(zhè)一部分(fēn)電阻是未知的(de)且随環境溫度變化(huà),造成測量誤差。采用(yòng)三線制,将導線一根接到電橋的(de)電源端,其餘兩根分(fēn)别接到熱(rè)電阻所在的(de)橋臂及與其相鄰的(de)橋臂上,這(zhè)樣消除了(le)導線線路電阻帶來(lái)的(de)測量誤差。

  兩線制介紹及其優點

  兩線制是指現場(chǎng)變送器與控制室儀表聯系僅用(yòng)兩根導線,這(zhè)兩根線既是電源線,又是信号線。兩線制與三線制(一根正電源線,兩根信号線,其中一根共GND) 和(hé)四線制(兩根正負電源線,兩根信号線,其中一根共GND)相比,測量精度較低。熱(rè)電阻是把溫度變化(huà)轉換爲電阻值變化(huà)的(de)一次元件,通(tōng)常需要把電阻信号通(tōng)過引線傳遞到計算(suàn)機控制裝置或者其它一次儀表上。工業用(yòng)熱(rè)電阻安裝在生産現場(chǎng),與控制室之間存在一定的(de)距離,因此熱(rè)電阻的(de)引線對(duì)測量結果會有較大(dà)的(de)影(yǐng)響。

  兩線制優點:

  1、不易受寄生熱(rè)電偶和(hé)沿電線電阻壓降和(hé)溫漂的(de)影(yǐng)響,可(kě)用(yòng)非常便宜的(de)更細的(de)導線;可(kě)節省大(dà)量電纜線和(hé)安裝費用(yòng);

  2、在電流源輸出電阻足夠大(dà)時(shí),經磁場(chǎng)耦合感應到導線環路内的(de)電壓,不會産生顯著影(yǐng)響,因爲幹擾源引起的(de)電流極小,一般利用(yòng)雙絞線就能降低幹擾;三線制與四線制必須用(yòng)屏蔽線,屏蔽線的(de)屏蔽層要妥善接地。

  3、電容性幹擾會導緻接收器電阻有關誤差,對(duì)于4~20mA兩線制環路,接收器電阻通(tōng)常爲250Ω(取樣Uout=1~5V)這(zhè)個(gè)電阻小到不足以産生顯著誤差,因此,可(kě)以允許的(de)電線長(cháng)度比電壓遙測系統更長(cháng)更遠(yuǎn);

  4、各個(gè)單台示讀裝置或記錄裝置可(kě)以在電線長(cháng)度不等的(de)不同通(tōng)道間進行換接,不因電線長(cháng)度的(de)不等而造成精度的(de)差異,實現分(fēn)散采集,分(fēn)散式采集的(de)好處就是:分(fēn)散采集,集中控制....

  5、将4mA用(yòng)于零電平,使判斷開路與短路或傳感器損壞(0mA狀态)十分(fēn)方便。

  6、在兩線輸出口非常容易增設一兩隻防雷防浪湧器件,有利于安全防雷防爆。   四線制、三線制和(hé)兩線制以及電壓傳輸的(de)擴展理(lǐ)解

  三線制和(hé)四線制變送器均不具上述優點即将被兩線制變送器所取代,從國外的(de)行業動态及變送器芯片供求量即可(kě)略知一斑,電流變送器在使用(yòng)時(shí)要安裝在現場(chǎng)設備的(de)動力線上,而以單片機爲核心的(de)監測系統則位于較遠(yuǎn)離設備現場(chǎng)的(de)監控室裏,兩者一般相距幾十到幾百米甚至更遠(yuǎn)。設備現場(chǎng)的(de)環境較爲惡劣,強電信号會産生各種電磁幹擾,雷電感應會産生強浪湧脈沖,在這(zhè)種情況下(xià),單片機應用(yòng)系統中遇到的(de)一個(gè)棘手問題就是如何在惡劣環境下(xià)遠(yuǎn)距離可(kě)靠地傳送微小信号。

  兩線制電流變送器的(de)輸出爲4~20mA,通(tōng)過250Ω的(de)精密電阻轉換成1~5V或2-10V的(de)模拟電壓信号.轉換成數字信号有多(duō)種方法,如果系統是在環境較爲惡劣的(de)工業現場(chǎng)長(cháng)期使用(yòng),因此需考慮硬件系統工作的(de)安全性和(hé)可(kě)靠性。系統的(de)輸入模塊采用(yòng)壓頻(pín)轉換器件将模拟電壓信号轉換成頻(pín)率信号,用(yòng)光(guāng)電耦合器件進行模拟量與數字量的(de)隔離。

  同時(shí)模拟信号處理(lǐ)電路與數字信号處理(lǐ)電路分(fēn)别使用(yòng)兩組獨立的(de)電源,模拟地與數字地相互分(fēn)開,這(zhè)樣可(kě)提高(gāo)系統工作的(de)安全性。利用(yòng)壓頻(pín)轉換器件也(yě)有一定的(de)抗高(gāo)頻(pín)幹擾的(de)作用(yòng)。

  在單片機控制的(de)許多(duō)應用(yòng)場(chǎng)合,都要使用(yòng)變送器來(lái)将單片機不能直接測量的(de)信号轉換成單片機可(kě)以處理(lǐ)的(de)電模拟信号,如電流變送器、壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等。

  早期的(de)變送器大(dà)多(duō)爲電壓輸出型,即将測量信号轉換爲0-5V電壓輸出,這(zhè)是運放直接輸出,信号功率<0.05W,通(tōng)過模拟/數字轉換電路轉換數字信号供單片機讀取、控制。但在信号需要遠(yuǎn)距離傳輸或使用(yòng)環境中電網幹擾較大(dà)的(de)場(chǎng)合,電壓輸出型傳感器的(de)使用(yòng)受到了(le)極大(dà)限制,暴露了(le)抗幹擾能力較差,線路損耗破壞了(le)精度等等等缺點,而兩線制電流輸出型變送器以其具有極高(gāo)的(de)抗幹擾能力得(de)到了(le)廣泛應用(yòng)。

  電壓輸出型變送器抗幹擾能力極差,線路損耗的(de)破壞,談不上精度有多(duō)高(gāo),有時(shí)輸出的(de)直流電壓上還(hái)疊加有交流成分(fēn),使單片機産生誤判斷,控制出現錯誤,嚴重時(shí)還(hái)會損壞設備,輸出0-5V絕對(duì)不能遠(yuǎn)傳,遠(yuǎn)傳後線路壓降大(dà),精确度大(dà)打折扣,很多(duō)的(de)ADC,plc,dcs的(de)輸入信号端口都作成兩線制電流輸出型變送器4-20mA的(de),證明(míng)了(le)電壓輸出型變送器被淘汰的(de)必然趨勢。